JP2023018724A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイボックスの範囲を車両の幅方向に広げたときに、被投影部材（ウインドシールド等）の形状に起因して生じる画像の歪みを抑制する。【解決手段】 ヘッドアップディスプレイ装置は、曲面表示部２１０と、曲面表示部２１０に表示される画像の表示光を、車両１に設けられる被投影部材２に投影する光学系１７１と、を有し、曲面表示部２１０は、車両の幅方向に沿って設けられる第１～第ｍ（ｍは２以上の自然数）の表示領域Ｒ１’、Ｒ２を有し、車両１の幅方向に沿って第１～第ｍの画像ＰＳ１’、ＰＳ２が、車両１の運転者が視認可能なように表示され、第１の画像ＰＳ１’を運転者に正対する位置の画像とする場合に、曲面表示部２１０の第１～第ｍの表示領域の内の、少なくとも第１の表示領域Ｒ１’は、第１の画像ＰＳ１’の、運転者から見た奥行き方向の歪みが抑制されるように、湾曲された形状を有する。【選択図】 図５

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置等に関する。

特許文献１には、車両用投影表示装置において、表示光を出射する表示デバイスとしてフレキシブル表示デバイスを使用し、そのフレキシブル表示デバイスの面を湾曲させることで、像面湾曲の収差を補正することが開示されている。

特開２０１５－２３０３２９号公報（明細書の［００１５］、図３、図４等）

本発明者の検討によって、以下の課題が明らかとなった。車両の前方において、車両の幅方向（左右方向）に沿って複数の画像を表示する場合には、アイボックスの範囲を車両の幅方向（左右方向）に拡張する必要がある。

アイボックスの範囲が広がると、それに伴い、車両に備わる被投影部材（ウインドシールド等）における表示光を反射する範囲も広がり、被投影部材の湾曲の程度が大きい部分も、表示光の反射に用いられる可能性が高まる。

この場合、その大きな湾曲に起因して、表示画像の歪み（特に奥行き方向の歪み）が増大し、運転者等に違和感を生じさせる可能性が増大する。

なお、事前歪み処理の一種であるワーピング処理を実施し、電気的な画像補正によって、画像の歪みを軽減することも考えられるが、上記のように、アイボックスの範囲が広範囲化すると、画像処理の負担が増え、また、画像の歪みの程度も大きくなる傾向があるため、この点でも画像処理の負担が増えることが懸念される。

特許文献１には、このような、アイボックスの範囲が車両の幅方向（左右方向）に拡張される場合における課題については言及されておらず、その対策についても記載がない。

本発明の目的の１つは、アイボックスの範囲を車両の幅方向に広げたときに、例えば被投影部材（ウインドシールド等）の形状に起因して生じる画像の歪みを抑制することである。

本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

第１の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、
車両に搭載され、
画像を表示する、画面が曲面を含む曲面表示部と、
前記曲面表示部に表示される前記画像の表示光を、前記車両に設けられる被投影部材に投影する光学系と、
を有し、
前記曲面表示部は、
前記車両の幅方向に沿って設けられる第１～第ｍ（ｍは２以上の自然数）の表示領域を有し、
前記第１～第ｍの表示領域に対応して、前記車両の前方において、前記車両の幅方向に沿って第１～第ｍの画像が、前記車両の運転者が視認可能なように表示され、
前記第１の表示領域に対応する前記第１の画像を、前記運転者に正対する位置の画像とする場合に、
前記曲面表示部の前記第１～第ｍの表示領域の内の、少なくとも前記第１の表示領域は、前記第１の画像の、前記運転者から見た奥行き方向の歪みが抑制されるように、湾曲された形状を有する。

第１の態様では、車両の前方において、車両の幅方向（左右方向）に沿って複数の画像（虚像）が表示されるとき、その画像を運転者のみならず、例えば隣接して着席している同乗者も視認し得る場合が多いが、その場合であっても、運転者を優先して、表示画像（虚像）の歪み低減し、運転者から見た場合の画像の表示品質を改善する。

また、運転者は、その複数の画像を全部見ることができる場合が多いと考えられるが、この場合において、少なくとも、運転者に正対する（言い換えれば、運転者の正面に位置する）画像について歪み低減を実施する。

これは、運転者の正面（略正面、正面近傍を含む）に表示される画像（第１～第ｍの画像の内の第１の画像）が提示する情報は重要度が高い場合が多く、車両の運転上、影響が大きいと考えられるため、運転者に正対する画像を最優先として歪み低減を行うものである。

歪みの低減は、曲面表示部を用いて、表示面を、画像歪みの主要な要因である被投影部材（ウインドシールド）の曲面形状に対応させて湾曲させることで実現される。画像の表示光のうち、被投影部材で反射して最短距離で運転者の視点に到達する光線を主光線とするとき、画像を構成する各画素についての主光線の光路長の差を小さくすることで、画像の奥行き方向の歪みを抑制可能である。

第１の態様によれば、運転者には、表示される画像は、像距離方向（言い換えれば車両の前後方向、あるいは奥行き方向）の歪みが軽減されて、違和感の少ない画像として感得され得る。

表示しようとする画像の数だけヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置を個別に用意すると、車載表示システムが大規模化し、コストも増大する。これに対して、第１の態様によれば、各表示領域は、曲面表示部として集約されて（好ましくは一体的に）形成されている。

「曲面表示部」は、画面が曲面である表示部である。ここで「画面」は、一例であるが、画素を構成する発光素子（ＬＥＤ等）が形成されている基板や基材の表面（言い換えれば、発光素子の搭載面）に相当すると解釈可能である。また、「曲面表示部」は、「湾曲表示部」と称することもできる。

上述のとおり、曲面表示部の形状を、例えば歪みの最大の要因となる被投影部材の空間的な形状に対応するように湾曲させ、また、運転者の視点に至るので、各画素の主光線の光路長差を抑制するように、その湾曲形状（曲がり形状）を最適化することで、運転者から見た画像の歪みを低減することができる。

なお、「湾曲」という用語については、広く解釈するのが好ましい。例えば、「表示部（例えば板状パネル）の肉厚を（曲面内で）部分的に変化させて、曲面形状が微調整されていること」等も含むように解釈することができる。

また、曲面表示部は、例えば、「可撓性等を有し、変形可能なフレキシブル表示部」とすることができる。但し、これに限定されるものではない。「変形は不可（言い換えれば形状は固定）であるが、所望の湾曲形状を有する表示部」であってもよい。基板等の材質は問わない。

また、「正対」という用語は、「対向する」、「向き合う、向かい合う」等と言い換えることもできる。広義に解釈するのが好ましい。

また、例えば、複数の表示領域を集約的に配置してなる１つのＨＵＤ装置を、例えばウインドシールドの近くに配置することで、車両の幅方向（左右方向）の広範囲にわたって種々の画像を表示でき、適正な画像による情報提供等が可能となり、簡単な構成で、かつ専有面積を抑えて、かつローコストで新規なＨＵＤ装置を実現することが可能である。

第１の態様に従属する第２の態様において、
前記曲面表示部は、
曲面の表面をもつ共通基板の前記表面に、複数の表示素子を備える素子構造体が設けられ、前記素子構造体が第１～第ｍの領域に電気的に区分され、各区分によって、前記第１～第ｍの表示領域の各々が形成されている、
又は、
曲面の表面をもつ共通基板の前記表面に、複数の表示素子を備える第１～第ｍの素子構造体が設けられ、前記各素子構造体によって、前記第１～第ｍの表示領域の各々が形成されている、
又は、
曲面の表面をもつ基板の前記表面に、複数の表示素子を備える素子構造体が設けられた基板構造体がｍ個、隣接して配置され、かつ、隣接する各基板構造体同士が連結部で連結されて一体化され、前記各基板構造体によって、前記第１～第ｍの表示領域の各々が形成されていてもよい。

第２の態様では、第１～第ｍの表示領域を有する曲面表示部の構成を例示している。例えば、曲げることが可能な共通基板（共通基材）に、複数の表示素子（例えばマイクロＬＥＤ素子や電極）が形成されている素子構造体を設け、その素子構造体を電気的に区分（分離）し、その１つの区分を１つの表示領域とする、という構成であってもよい。

また、共通基板（共通基材）に、複数の素子構造体を隣接して設け、各素子構造体を１つの表示領域とする、という構成であってもよい。

また、素子構造体のみならず、その下地となる基板（基材）も個別化し（言い換えれば、上記の共通基板は個別基板に置換される）、一対の基板（基材）及び素子構造体で１つの基板構造体を構成し、この基板構造体を隣接して配置し、連結部（連結具）で連結して一体化し、その一体化された構造のうちの１つの基板構造体を１つの表示領域（１つの表示器、１つのディスプレイ等）とする、という構成であってもよい。

いずれも、被投影部材（ウインドシールド）の形状に近似した曲面を有し、かつ複数の表示領域を備える機械的な構造体を用いて、画像の歪み補正を、比較的簡易に実現することができる。コスト面でも有利となる。

第１又は第２の態様に従属する第３の態様において、
前記曲面表示部の前記第１～第ｍの表示領域の各々は、各表示領域に対応する前記第１～第ｍの各画像の、前記運転者から見た奥行き方向の歪みが抑制されるように、湾曲された形状を有してもよい。

第３の態様では、第１～第ｍの各画像を運転者が見ることを想定し、曲面表示部の湾曲形状（曲がり形状）の最適化に際しては、各画像を正面から、あるいは斜めから見る運転者を優先し、その運転者から見た画像の歪みが最小化（低減）されるように設計する。

第１の画像は、運転者に正対するが、第２～第ｍの画像についは、運転者の正面には表示されず、運転者は、斜めからそれらの画像を見ることになる。この斜めに見る第２～第ｍの画像についても、運転者から見て奥行き方向の歪みが抑制されるように、曲面表示部の曲面形状が決定される。

運転者にとって、複数の画像から得られる各情報は、例えば車両の安全な運行上、重要な意味をもつため、歪みの少ない高品質の画像を提供することが望ましい。このような点を考慮した設計を実施するものである。

第１又は第２の態様に従属する第４の態様において、
前記車両には、前記車両の幅方向に沿って、前記運転者の他、（ｍ－１）人の同乗者が位置することができ、
各同乗者を、第１～第（ｍ－１）の同乗者とするとき、
前記曲面表示部の湾曲形状は、
前記運転者に関しては、前記運転者から見た画像の歪みを低減するように決定されており、
かつ、
前記第１～第（ｍ－１）の各同乗者に関しては、
前記運転者を最も重視して重み付けし、次に、自身を優先して重み付けし、次に、自身以外の同乗者により軽い重み付けをするか無視し、前記各重み付けに応じて決定されていてもよい。

第４の態様では、第１～第ｍの画像は、運転者以外の同乗者も見ることを想定し、各同乗者から見た画像の歪みも低減されるように、曲面表示部の湾曲形状（曲がり形状）が決定されている。

同乗者に関しては、優先的に運転者を重み付けし、次に、自身を優先的に重み付けし、次に、他の同乗者をより軽く重み付けするか無視し、それらの重み付けを総合的に考慮した湾曲形状とされる。

運転者のみならず、各同乗者にとっても見易い表示が実現されることから、運転者及び同乗者の双方にとって、違和感の少ない画像表示となる。結果的に、画像の表示品質が、さらに向上する。

第１乃至第４の態様に従属する第５の態様において、
前記第２～第ｍの画像のうち、前記被投影部材の形状に起因する歪みを受けにくい画像に対応する前記曲面表示部の表示領域は、湾曲のない、平面の表面を備える表示領域としてもよい。

第５の態様では、曲面の表面を有する表示領域と、平面の表面を有する表示領域とが混在する構成を採用する。１つの表示領域を１つの表示器とする場合には、曲がった断面形状の表示器と平板状の断面形状の表示器とが混在しているとみることができる。

運転者に正対しない画像に対応する、曲面表示部の表示領域に関して、画像の平坦性を確保し易い表示領域と、そうでない表示領域とに区分し、平坦性を確保し易い表示領域には、平板状の表示器を使用することで、コストを低下させることができる。

また、平板状のディスプレイは機械的応力が少なく、機械的に安定しているため、組み立て等の誤差を低減しつつ、比較的大きなサイズのフレキシブル基板を安定的に製造することもできる。

第１乃至第５の何れか１つの態様に従属する第６の態様において、
前記車両の高さ方向から見た平面視において、
前記複数の表示領域は、
前記車両の前部における、前記車両の幅方向の中央部において、
前記車両の幅方向の中心を通って、前記車両の前後方向に延びる中心線に対して、左右対称に配置されていてもよい。

第６の態様では、曲面表示部における複数の表示領域は、車両の前部の中央部において、車両の幅を二分する中心線に対して線対称に配置される。これによって、被投影部材（ウインドシールド等）の、車両の幅方向（左右方向）の広範な領域を、表示光の反射（及び透過）領域として有効活用できる。また、左右に対称の配置とすることで、曲がった断面形状をもつ曲面表示部において、応力がバランスされ、機械的な安定性を高く保つことができる。

第１乃至第６の何れか１つの態様に従属する第７の態様において、
前記曲面表示部に表示される前記画像に対して、前記被投影部材の形状に起因する歪みを軽減する事前歪み処理であるワーピング処理を実施するワーピング処理部を有し、
前記ワーピング処理部は、前記曲面表示部の形状の変形では除去できない、前記画像の歪みを抑制する処理を実施するようにしてもよい。

第７の態様によれば、曲面表示部の形状の変形では除去できない、画像の歪みを抑制するように事前歪み処理を実施することで、画像の歪みがさらに低減される。また、曲面表示部の湾曲形状によって、画像の歪みはかなり低減されているため、ワーピング処理の負担は軽減され、ワーピング処理の実行が容易化されるという利点もある。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

図１（Ａ）は、右ハンドル車に２名が乗車している場合におけるＨＵＤ装置の配置例を示す図、図１（Ｂ）は、左ハンドル車に３名が乗車している場合におけるＨＵＤ装置の配置例を示す図である。 図２（Ａ）は、図１（Ａ）に対応する画像（虚像）表示例を示す図、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）に対応する画像（虚像）表示例を示す図である。 図３（Ａ）は、３Ｄ表示装置の原理的構成を示す図、図３（Ｂ）は、３ＤＨＵＤによる画像表示の例を示す図である。 図４（Ａ）～（Ｇ）は、曲面表示部の製造方法の例を示す図である。 図５（Ａ）は、視認者が２人（運転者と同乗者１名）の場合における、本発明を使用しない場合の表示例（比較例）を示す図、図５（Ｂ）は、本発明（運転者から見た、少なくとも正面の画像の歪みを低減する例）を使用した場合の表示例を示す図、図５（Ｃ）～（Ｅ）は、曲面表示部の構造例を示す図である。 図６は、運転者から見た、少なくとも正面の画像の歪みを低減する構成の変形例を示す図である。 図７（Ａ）は、視認者が３人（運転者と同乗者２名）の場合における、本発明（運転者から見た、少なくとも正面の画像の歪みを低減する例）を使用した場合の表示例を示し、図７（Ｂ）～（Ｄ）は、曲面表示部の構造例を示す図である。 図８は、車両の前方において、車両の幅方向に沿って複数の画像が表示される場合に、各画像について、運転者から見た歪みが抑制されるように曲面表示部が設計される例を示す図である。 図９（Ａ）は、視認者が３人（運転者と同乗者２名）の場合において、左端の運転者が、前方に表示される複数の画像を見る例を示す図、図９（Ｂ）は、中央の同乗者が、前方に表示される複数の画像を見る例を示す図、図９（Ｃ）は、右端の同乗者が、前方に表示される複数の画像を見る例を示す図である。 図１０は、図９（Ａ）～（Ｃ）の各例を総合的に勘案した重み付けによる曲面表示部の湾曲形状の決定によって、運転者、及び各同乗者から見て歪みが低減された画像を表示する例を示す図である。 図１１は、曲がりを有する表示領域（湾曲表示器）と、平板状の表示領域（平板表示器）とを混在させた構成の曲面表示部による表示例を示す図である。 図１２（Ａ）は、ＨＵＤ装置の構成の一例を示す図、図１２（Ｂ）は、ＨＵＤ装置の構成の他の例を示す図である。

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、右ハンドル車に２名が乗車している場合におけるＨＵＤ装置の配置例を示す図、図１（Ｂ）は、左ハンドル車に３名が乗車している場合におけるＨＵＤ装置の配置例を示す図である。

以下の説明では、主として「曲面表示部」という表現を使用する。「曲面表示部」は、画面が曲面である表示部である。ここで「画面」は、一例であるが、画素を構成する発光素子（ＬＥＤ等）が形成されている基板や基材の表面（言い換えれば、発光素子の搭載面）に相当すると解釈可能である。また、「曲面表示部」は、「湾曲表示部」と称することもできる。

また、「湾曲」という用語については、広く解釈するのが好ましい。例えば、「表示部（例えば板状パネル）の肉厚を（曲面内で）部分的に変化させて、曲面形状が微調整されていること」等も含むように解釈することができる。

また、曲面表示部は、例えば、「可撓性等を有し、変形可能なフレキシブル表示部」とすることができる。但し、これに限定されるものではない。「変形は不可（言い換えれば形状は固定）であるが、所望の湾曲形状を有する表示部」であってもよい。基板等の材質は問わない。

図１（Ａ）において、Ｘ方向は車両１の幅方向（あるいは左右方向）、Ｙ方向は車両１の高さ方向、Ｚ方向は車両１の前方（広義には前後方向）を示す。前方（前後方向）は、奥行き方向、あるいは、画像（虚像）が表示される距離に関係することから像距離方向とも称される。

図示されるように、車両１は、ステアリングホイール８が右側にある、前列２人掛けの乗用車である。図１（Ａ）では、運転席６に運転者Ｓ１が着座し、その隣の助手席に同乗者Ｓ２が着座している。後部座席１１には、同乗者はいない状態である。

車両１のウインドシールド２側の部分である前方部分の、車両１の幅方向（左右方向）における中央部において、ＨＵＤ装置１０１が、例えばインスツルメントパネル（不図示）の内部に配置されている。

このＨＵＤ装置１０１は、曲面表示部（図１（Ａ）では不図示、図５（Ｂ）～（Ｅ）の符号２１０）を有し、この曲面表示部は、車両１の幅方向（左右方向）に沿って配置された複数（ここでは２つ）の表示領域Ｒ１、Ｒ２を有する。なお、「表示領域」という用語は、「表示部分」、「表示手段」、「表示パネル」、「表示器」、「ディスプレイ」等と言い換えることも可能である。

好ましくは、この表示領域Ｒ１、Ｒ２は、車両１の高さ方向から見た平面視において（言い換えれば、図１において）、車両１の幅方向（左右方向）の中心（中央の一点）を通って、車両１の前後方向に延びる中心線Ｑに対して、左右対称に配置される。なお、「車両１の幅方向の中心の位置」は、設計上の種々の要因を考慮して、柔軟に解釈するのが好ましい。

言い換えれば、曲面表示部における複数（ここでは２つ）の表示領域Ｒ１、Ｒ２は、車両１の前部の中央部において、車両の幅を２分する中心線Ｑに対して線対称に配置される。これによって、被投影部材（ここではウインドシールド２）の、車両１の幅方向（左右方向）の広範な領域を、画像の表示光の反射（及び透過）領域として有効活用できる。また、左右に対称の配置とすることで、曲がった断面形状をもつ曲面表示部において、応力がバランスされ、機械的な安定性を高く保つことができる。

各表示領域Ｒ１、Ｒ２から出射（投影）される表示光は、被投影部材（反射透過部材：ここではウインドシールド２）で一部が反射されて、運転者Ｓ１や同乗者Ｓ２の視点（眼）に到達する。図中、画像の表示光（主光線：最短距離で運転者Ｓ１の視点に到達する代表的な光線）が、矢印にて示されている。

なお、表示領域Ｒ１が表示する画像（ここでは虚像）は、運転者Ｓ１、同乗者Ｓ２のいずれもが見ることは可能である。但し、好ましい例では、その画像は、主として運転者Ｓ１が見ることを想定して表示される。表示領域Ｒ１によって表示される画像については、運転者Ｓ１が主たる視認者であり、同乗者Ｓ２は、従たる視認者である。

また、表示領域Ｒ２が表示する画像（虚像）についても、運転者Ｓ１が主たる視認者であるのが好ましく、同乗者Ｓ２が従たる視認者であるのが好ましい。

言い換えれば、ＨＵＤ１０１は、運転者Ｓ１に対して歪みの少ない画像を提供することを最も重視して設計されるのが好ましい。

図１（Ｂ）においても、図１（Ａ）の説明が、ほぼ同様に適用され得る。但し、図１（Ｂ）では、車両１は、前列３人掛けの左ハンドル車である。左側の運転席１６には運転者Ｓ１０が着座し、中央の座席１８には第１の同乗者（単に同乗者ということがある）Ｓ２０が着座し、右側の座席２０には第２の同乗者（単に同乗者ということがある）Ｓ３０が着座している。後部座席２１には、同乗者がいない状態である。

また、図１（Ｂ）では、ＨＵＤ装置１０３に含まれる曲面表示部（図６（Ａ）～（Ｄ）における符号２１０）は、３つの表示領域Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０を有する。

好ましい例において、表示領域Ｒ１０が表示する画像（虚像）の主たる視認者は運転者Ｓ１０であり、他の２人の同乗者Ｓ２０、Ｓ３０は従たる視認者である。

また、表示領域Ｒ２０が表示する画像（虚像）の主たる視認者も運転者Ｓ１０であるのが好ましい。他の２人（中央の同乗者Ｓ２０、右端の同乗者Ｓ３０）は従たる視認者であるのが好ましい。

また、表示領域Ｒ３０が表示する画像（虚像）の主たる視認者も運転者Ｓ１０であるのが好ましい。他の２人（中央の同乗者Ｓ２０、右端の同乗者Ｓ３０）は従たる視認者であるのが好ましい。

なお、車両１の前列の同乗者の数は、２人及び３人に限定されるものではない。一般には、ｍ人（ｍは２以上の自然数、ｍは通常は２～４の範囲である）と表現することができる。

次に、図２を参照する。図２（Ａ）は、図１（Ａ）に対応する画像（虚像）表示例を示す図、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）に対応する画像（虚像）表示例を示す図である。

図２（Ａ）において、手前側にアイボックスＥＢが設定され、奥側に、２つの表示領域（図１（Ａ）の符号Ｒ１、Ｒ２）に対応する、仮想的な虚像表示面ＰＳが設定される。なお、視認者の視点（眼）がアイボックスＥＢの範囲内に位置する場合に、画像（虚像）を視認可能である。なお、アイボックスＥＢは立体的なものであるが、説明の便宜上、平面的に描かれている。

虚像表示面ＰＳは、表示領域Ｒ１に対応する虚像表示面ＰＳ１と、表示領域Ｒ２に対応する虚像表示面ＰＳ２と、を有する。虚像表示面ＰＳ１に表示される画像（虚像）に正対する（言い換えれば、その画像（虚像）を正面から見る）視認者は、運転者（図１（Ａ）の符号Ｓ１）である。

なお、「正対」という用語は、「対向する」、「向き合う、向かい合う」等と言い換えることもできる。

また、虚像表示面ＰＳ２に表示される画像（虚像）に正対する（言い換えれば、その画像（虚像）を正面から見る）視認者は、同乗者（図１（Ａ）の符号Ｓ２）である。運転者Ｓ１は、虚像表示面ＰＳ２に表示される画像（虚像）を斜めに見る。

図２（Ｂ）では、アイボックスＥＢは、運転者Ｓ１０用のアイボックスＥＢ１０、同乗者用のアイボックスＥＢ２０及びＥＢ３０を有する。虚像表示面ＰＳは、３つの表示領域Ｒ１０～Ｒ３０の各々に対応する虚像表示面ＰＳ１０、ＰＳ２０、ＰＳ３０を有する。虚像表示面ＰＳ１０に表示される画像に正対する（言い換えれば、その画像（虚像）を正面から見る）視認者は、運転者Ｓ１０（図１（Ｂ）参照）である。同様に、虚像表示面ＰＳ２０に表示される画像に正対する（言い換えれば、その画像（虚像）を正面から見る）視認者は、同乗者Ｓ２０（図２（Ｂ）では、「同乗者１」と記載されている）である。同様に、虚像表示面ＰＳ３０に表示される画像に正対する（言い換えれば、その画像（虚像）を正面から見る）視認者は、同乗者Ｓ３０（図２（Ｂ）では、「同乗者２」と記載されている）である。運転者Ｓ１０は、虚像表示面ＰＳ２０、ＰＳ３０に表示される画像（虚像）を斜めに見る。

虚像表示面ＰＳは、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、平面であるのが理想的であり、平面であれば、表示される画像（虚像）は、前後方向（奥行方向）に歪むことがなく、高い表示品質を確保することができる。

但し、実際には、ウインドシールド２、及び、他の光学系（例えば図３（Ｂ）に示される曲面ミラー１７１等）の曲面の影響を受けて、虚像表示面ＰＳの形状は前後方向に歪み、これに伴い、表示画像（虚像）も歪むことになる。

この歪みを抑制するために、本発明では、曲面表示部の曲げ形状を最適化するという手法を採用する。なお、さらに、ワーピング処理を併用することもできる。具体例については後述する。

以下、ＨＵＤ装置の表示原理や構成例等について、順を追って説明する。なお、以下の説明は一例であり、その説明に用いられる構成等に限定されるものではなく、種々、置換、変形、応用等が可能である。

図３を参照する。図３（Ａ）は、３Ｄ表示装置の原理的構成を示す図、図３（Ｂ）は、３ＤＨＵＤによる画像表示の例を示す図である。

図３（Ａ）において、表示領域を備え、かつ画面が曲面である曲面表示部２１０（ここでは、説明の便宜上、曲面表示部２１０は平板状に描いている）の表示面２１１に、右眼用の画像（視差画像）ＱＲ、左眼用の画像（視差画像）ＱＬが表示される。なお、「視差画像」とは、左右の眼が異なる位置にあることによって生じる視差（各眼が知覚する画像の差）が再現されている画像である。

曲面表示部２１０の光出射側を前方とするとき、曲面表示部２１０の前方に光学部材（図３（Ａ）の例では符号ＲＳを付して示している）が配置される。光学部材ＲＳは光線分離部材として機能し、左上側に示されるように、具体的にはレンチキュラレンズ２２０、あるいは、パララックスバリア（視差バリア）２２５により構成することができる（但し、これらは例示であり、これらに限定されるものではない）。

また、パララックスバリア（視差バリア）は、例えば幅の細い短冊状（矩形形状）の遮蔽物２２５ａ～２２５ｎを、隙間（スリット）ＳＬを設けつつ横方向に所定ピッチで配置したものであり、同じ画像であっても、遮蔽物によって、その画像の表示光の一部を遮蔽することで、左右の各眼用の、異なる映像の表示光（指向性のある表示光）を発生させるものであり、光線を左右の各眼用に分離する点ではレンチキュラレンズと共通する。但し、光を遮断するため映像がやや暗くなることがあり、この点ではレンチキュラレンズの方が有利となる。

光学部材として、現在の３Ｄディスプレイの分野で主流技術といわれるレンチキュラレンズ、又はパララックスバリア（視差バリア）を使用することで、表示される映像品質を安定に維持することができる。

光線分離機能を有する光学部材ＲＳで分離された光（画像を再現する各眼用の再現光Ｅ（Ｌ１）、Ｅ（Ｒ１））が、光の結像点に位置する両眼ＡＬ、ＡＲに入光したとすると、人には、輻輳（光の交差）が生じている箇所にて、見かけ上の立体像ＩＭ（具体的には、図２（Ａ）で示したＭ（Ｖ１）、Ｍ（Ｖ２）等）が見える。言い換えれば、このことは、立体像ＩＭが、３Ｄディスプレイによって生成された、とみることもできる。なお、図３（Ａ）の例では、輻輳角はθｃである。

次に、図３（Ｂ）を参照する。図３（Ｂ）では、視認者（車両の運転者等）の前にアイボックスＥＢが設定されており、アイポイントＥＰ（Ｃ）は、アイボックスＥＢの中央に位置する。ウインドシールド２の前方に、左右の各眼に対応する仮想的な結像面ＰＳ（Ｌ）、ＰＳ（Ｒ）を設定したとすると、その重なりの領域の中央に虚像Ｖ（Ｃ）が位置する。虚像Ｖ（Ｃ）の輻輳角はθｄであり、虚像Ｖ（Ｃ）は、視認者（ユーザー）には立体的な像として認識されることになる。

この立体的な虚像Ｖ（Ｃ）は、以下のようにして表示（形成）される。すなわち、図３（Ａ）に示した３Ｄディスプレイにより生成された仮想的な立体像ＩＭの、左右の各眼用の再現光ｅ（Ｌ１）、ｅ（Ｒ１）を、ＨＵＤ装置の光学系に含まれる曲面ミラー（凹面鏡等）１７１にて反射させ（反射の回数は少なくとも１回）、これによって、表示光Ｅ（Ｌ１）、Ｅ（Ｒ１）としてウインドシールド２に投射（投影）し、その反射光が視認者の両眼に至り、ウインドシールド２の前方に像を結ぶことによって、虚像Ｖ（Ｃ）が表示（形成）されることになる。

次に、図４を参照する。図４（Ａ）～（Ｇ）は、曲面表示部の製造方法の例を示す図である。曲面表示部は、多数の表示素子を含む。ここでは、表示素子として、マイクロＬＥＤを用いることとする（但し、これに限定されるものではない）。

マイクロＬＥＤを用いた表示デバイスでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の画素（サブピクセル）が、例えばカラーフィルターを備えるＬＥＤ（発光ダイオード）によって構成される。マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、色鮮やかな表示が可能であり、また、光の利用効率が高く、低消費電力であり、かつ高輝度の表示にも対応可能である。

マイクロＬＥＤデバイスは、多数の画素を高集積化できるメリットもあり、本発明には好ましいものである。但し、これに限定されるものではない。マイクロＬＥＤデバイスに代えて、例えば、可撓性を有するフレキシブル基板を用いた液晶表示デバイスや、フレキシブル基板を用いた有機ＥＬデバイス等を用いることも可能である。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、直説法と呼ばれる曲面表示部（フレキシブル表示パネル、フレキシブルディスプレイ等と言い換えることもできる）の製造方法を示している。図４（Ａ）に示されるように、保持基板５００上に、仮接着材５０１を介して、例えば可撓性のあるプラスチック基板５０２が形成される。このプラスチック基板５０２には、マイクロＬＥＤ素子５０３と、このマイクロＬＥＤ素子５０３を発光させるための電極５０４、５０５が形成されている。

保持基板５００を除去することによって、図４（Ｂ）に示されるような曲面表示部（フレキシブル表示パネル、フレキシブルディスプレイ）２１０を得ることができる。図４（Ｂ）では、フレキシブル基板５０２を平板状に描いているが、これを適宜、曲げ加工して曲面をもつ形状とすることで、湾曲変形した曲面表示部を得ることができる。

図４（Ｃ）、（Ｄ）は、剥離法と呼ばれる製造方法を示している。図４（Ｃ）に示されるように、保持基板５００上に、例えばプラスチック製のフィルム基板５１０を形成する。このプラスチック製のフィルム基板５１０上には、マイクロＬＥＤ素子５０３、電極５０４、５０５が形成されている。プラスチック製のフィルム基板５１０を保持基板５００から剥離することによって、図４（Ｄ）に示される曲面表示部（フレキシブル表示パネル、フレキシブルディスプレイ）２１０が得られる。

図４（Ｅ）～（Ｇ）は転写法と呼ばれる製造方法を示す。図４（Ｅ）に示されるように、保持基板（例えば無機基板）５００上に剥離層５０６を介してマイクロＬＥＤ素子５０３、及び電極５０４、５０５が形成されている。

図４（Ｆ）では、転写用のプラスチック基板５０７（表面に接着層５０８が形成されている）が、図４（Ｅ）の構造上に載置され、上側から押し付けられる。

図４（Ｇ）では、転写用のプラスチック基板５０７を剥離する。このとき、転写用のプラスチック基板５０７上の接着層５０８に、マイクロＬＥＤ素子５０３及び電極５０４、５０５が転写される。これによって、曲面表示部（フレキシブル表示パネル、フレキシブルディスプレイ）２１０が得られる。

なお、曲面表示部として、変形可能なフレキシブル表示部を用いる場合、例えば、曲げ加工によって、画面の曲面形状、曲がりの程度等を、微調整することが可能であり、設計の自由度が高いといった利点がある。

次に、図５を参照する。図５（Ａ）は、視認者が２人（運転者と同乗者１名）の場合における、本発明を使用しない場合の表示例（比較例）を示す図、図５（Ｂ）は、本発明（運転者から見た、少なくとも正面の画像の歪みを低減する例）を使用した場合の表示例を示す図、図５（Ｃ）～（Ｅ）は、曲面表示部の構造例を示す図である。なお、図５（Ｂ）は、先に示した図１（Ａ）に対応する。

図５（Ａ）の比較例において、３Ｄ表示装置（立体ディスプレイ）２３０は、先に図４（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｇ）にて例示した曲面表示部（ここではフレキシブル表示パネル、フレキシブルディスプレイとする）２１０を有しているが、その形状（例えば断面形状）は平板状であり、湾曲変形されていない。なお、先に図３に示したように、３Ｄ表示装置は、レンチキュラレンズ等の光学系を有するが、図５においては、説明の便宜上、光学系は省略している。

また、曲面表示部２１０は、第１の表示領域（表示部分、表示器）Ｒ１と、第２の表示領域（表示部分、表示器）Ｒ２と、を有する。第１の表示領域Ｒ１から出射される画像の表示光は、被投影部材（ウインドシールド）２で、その一部が反射され、運転者Ｓ１、及び同乗者Ｓ２の視点（眼）に到達する。また、第２の表示領域Ｒ２から出射される画像の表示光は、被投影部材（ウインドシールド）２で、その一部が反射され、同乗者Ｓ２及び運転者Ｓ１の視点（眼）に到達する。この結果として、第１の表示領域Ｒ１に対応する画像（虚像）が、車両１の前方の虚像表示面（結像面）ＰＳ１上に表示（結像）され、第２の表示領域Ｒ２に対応する画像（虚像）が、車両１の前方の虚像表示面（結像面）ＰＳ２上に表示（結像）される。

図中、ＥＢ１は、運転者用のアイボックスを示し、ＥＢ２は、同乗者用のアイボックスを示す。

図５（Ａ）の比較例では、虚像表示面ＰＳ１、ＰＳ２は、画像の歪みの最大の要因である被投影部材（ウインドシールド）２の湾曲形状の影響を受けて湾曲しており、このために、車両の前後方向（奥行き方向）に画像が歪む。

この原因は、表示光の光路長に差が生じることにある。例えば、第１の表示領域Ｒ１の一点から、周囲のあらゆる方向に光が出射され、その内の１つの光線が、被投影部材（ウインドシールド）２の所定高さ位置の点（第１の点）で反射されて、運転者Ｓ１の視点（一点）に到達するものとする。

同様に、ウインドシールド２における、同じ高さで、かつ車両の幅方向（左右方向）に所定距離シフトされた第２の点で反射されて、運転者Ｓ１の視点（一点）に到達する主光線を考える。

以下、同様に、ウインドシールド２の同じ高さで、かつ左右方向に少しずつシフトされた第３、第４・・・第ｎ（ｎは５以上の自然数）の点で反射されて、運転者Ｓ１の視点（（一点）に到達する主光線を考える。

図５（Ａ）では、曲面表示部２１０は平板状であり、一方、ウインドシールド２は弓形に湾曲していることから、ウインドシールド２上の、横方向の位置が異なる各反射点を経由する表示光の光路長は、ウインドシールド２の湾曲の影響により異なる。この結果、各光線に対応する画像の結像点の位置（車両の前後方向の位置）が異なり、よって、図５（Ａ）の上側に示されるように、第１の虚像表示面ＰＳ１は湾曲する。第２の虚像表示面ＰＳ２についても同様である。

これに対して、本発明を適用した図５（Ｂ）の例では、曲面表示部２１０は、ウインドシールド２の弓形の湾曲形状に近似させて、曲げられた形状（曲げ加工された断面形状）を有している。このため、ウインドシールド２の湾曲の影響は相殺され、上記の各光線の光路長の差は十分に縮小される。

図５（Ｂ）の例では、曲面表示部２１０の２つの表示領域Ｒ１、Ｒ２の双方を、ウインドシールド２の湾曲形状に対応させて湾曲させている。但し、これに限定されない。

より広義には、「少なくとも、運転者Ｓ１に正対する虚像表示面ＰＳ１に表示される画像に対応する表示領域Ｒ１の形状を、運転者Ｓ１から見た奥行き方向の画像の歪みを抑制するように湾曲した形状とする」という設計手法が採用される。

言い換えれば、車両１の前方において、車両１の幅方向（左右方向）に沿って複数の画像（虚像）が表示されるとき、その画像を運転者Ｓ１のみならず、例えば隣接して着席している同乗者Ｓ２も視認し得る場合が多いが、その場合であっても、運転者Ｓ１を優先して、表示画像（虚像）の歪み低減し、運転者Ｓ１から見た場合の画像の表示品質を改善する。

また、運転者Ｓ１は、その複数の画像を全部見ることができる場合が多いと考えられるが、この場合において、少なくとも、運転者Ｓ１に正対する（言い換えれば、運転者Ｓ１の正面に位置する）画像について歪み低減を実施する。

これは、運転者Ｓ１の正面（略正面、正面近傍を含む）に表示される画像（言い換えれば、第１～第ｍ（ｍは２以上の自然数）の画像の内の第１の画像）が提示する情報は重要度が高い場合が多く、車両の運転上、影響が大きいと考えられるため、運転者に正対する画像を最優先として歪み低減を行うものである。

歪みの低減は、曲面表示部２１０を用いて、表示面を、画像歪みの主要な要因である被投影部材（ウインドシールド）の曲面形状に対応させて湾曲させることで実現される。画像の表示光のうち、被投影部材で反射して最短距離で運転者の視点に到達する光線を主光線とするとき、画像を構成する各画素についての主光線の光路長の差を小さくすることで、画像の奥行き方向の歪みを抑制可能である。

上記の構成を採用することで、運転者Ｓ１には、表示される画像は、像距離方向（言い換えれば車両の前後方向、あるいは奥行き方向）の歪みが軽減されて、違和感の少ない画像として感得され得る。

また、表示しようとする画像の数だけヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置を個別に用意すると、車載表示システムが大規模化し、コストも増大する。これに対して、図５（Ｂ）の構成によれば、各表示領域Ｒ１、Ｒ２は、曲面表示部２１０として集約されて（好ましくは一体的に）形成されており、上記の問題が解消される。

また、先に図１で示したように、複数の表示領域を集約的に配置してなる１つのＨＵＤ装置を、例えばウインドシールドの近くに配置することで、車両の幅方向（左右方向）の広範囲にわたって種々の画像を表示でき、適正な画像による情報提供等が可能となり、簡単な構成で、かつ専有面積を抑えて、かつローコストで新規なＨＵＤ装置を実現することが可能である。

ここで、図６を参照する。図６は、運転者から見た、少なくとも正面の画像の歪みを低減する構成の変形例を示す図である。

図６の例では、表示領域Ｒ１は湾曲しているが、表示領域Ｒ２’は平坦である。この結果、虚像表示面ＰＳ１については奥行き方向の歪みは抑制されるが、虚像表示面ＰＳ２’については、図５（Ａ）の比較例と同じような歪みが残存する。

しかし、この場合においても、運転者Ｓ１が正面から見る画像については、歪みが低減されており、この点では表示品質が改善されている。

運転者Ｓ１が正面から見る画像は、例えば車両１の安全運転に有益な重要な情報を提示する場合が多いと考えられる。よって、その重要な画像の表示品質が改善されることで、運転者Ｓ１は、違和感なく、その重要な情報を取得することができるという効果が得られる。図６のような変形例も、本実施形態に含まれる。

ここで、図５に戻って説明を続ける。次に、図５（Ｃ）～（Ｅ）を参照して、曲面表示部における各表示領域の構成例について説明する。

図５（Ｃ）において、曲面表示部２１０は、曲面の表面をもつ共通基板Ａの表面に、複数の表示素子（先に図４に示したマイクロＬＥＤ素子５０３や電極５０４、５０５を含む）を備える素子構造体Ｂが設けられ、その素子構造体Ｂが複数の領域に電気的に区分され、各区分によって、複数の表示領域の各々（Ｒ１、Ｒ２）が形成されている構成を有する。言い換えれば、曲げることが可能な共通基板（共通基材）Ａに、複数の表示素子（例えばマイクロＬＥＤ素子や電極）が形成されている素子構造体Ｂを設け、その素子構造体Ｂを電気的に区分（分離）し、その１つの区分を１つの表示領域Ｒ１又はＲ２とする、という構成である。

ここで、共通基板Ａは、先に示した図４（Ｂ）のプラスチック基板５０２、図４（Ｄ）のプラスチック製のフィルム基板５１０、図４（Ｇ）のプラスチック基板５０７及び接着層５０８に相当し、これらを大規模化したものを、総称して「共通基板」と称している。

また、素子構造体Ｂは、先に示した図４（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）における、マイクロＬＥＤ素子５０３及び電極５０４、５０５に相当し、これらを複数（具体的には大規模に）集積したものを、「素子構造体」と称している。

また、図５（Ｄ）では、曲面の表面をもつ共通基板Ａの表面に、複数の表示素子を備える複数の素子構造体（ここでは、２つの、個別化された素子構造体Ｂ’、Ｂ’）が設けられ、各素子構造体Ｂ’によって、複数の表示領域の各々（Ｒ１、Ｒ２）が形成されている構成を有する。

また、図５（Ｅ）では、曲面の表面をもつ基板（個別化された基板）Ａ’の表面に、複数の表示素子を備える素子構造体（個別化された素子構造体）Ｂ’が設けられた基板構造体Ｃが複数（ここでは２個）、隣接して配置され、かつ、隣接する各基板構造体Ｃ同士が連結部（連結具６１０、６２０の少なくとも一方を有する）で連結されて一体化され、各基板構造体Ｃによって、複数の表示領域の各々（Ｒ１、Ｒ２）が形成されている構成を有する。

何れの例においても、被投影部材（ウインドシールド）２の形状に近似した曲面を有し、かつ複数の表示領域を備える機械的な構造体によって、画像の歪みを抑制可能である。また、フレキシブル表示部を使用した場合には、機械的な加工技術を用いて、自由な曲げ形状（湾曲形状）を、比較的簡易に実現することができる。コスト面でも有利となる。

次に、図７を参照する。図７（Ａ）は、視認者が３人（運転者と同乗者２名）の場合における、本発明（運転者から見た、少なくとも正面の画像の歪みを低減する例）を使用した場合の表示例を示し、図７（Ｂ）～（Ｄ）は、曲面表示部の構造例を示す図である。なお、図７の例は、先に示した図１（Ｂ）の例に対応する。

曲面表示部２１０の構造は、基本的には図５の例と同様であるが、図６の例では、３人の視認者Ｓ１０～Ｓ３０に対応して、曲面表示部２１０には３つの表示領域Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０が形成されている。また、虚像表示面（結像面）ＰＳとして、第１～第３の虚像表示面ＰＳ１０～ＰＳ３０が設けられる。

図５（Ｂ）の例にて説明した内容は、図７（Ａ）の例にも、適宜、適用され得る。ここでは再度の説明を省略する。

図７（Ａ）の例によれば、ウインドシールド２の湾曲の影響が相殺され、特に、運転者Ｓ１０に対応する虚像表示面ＰＳ１０は平坦面（略平坦面）となる。よって、少なくとも、運転者Ｓ１０が正面から見る画像については、前後方向（奥行き方向）における画像（虚像）の歪みが抑制され、表示品質が改善される。

図７（Ｂ）～（Ｄ）は、先に説明した図５（Ｃ）～（Ｅ）に対応する。図５（Ｃ）～（Ｅ）の例にて説明した内容は、図７（Ｂ）～（Ｄ）の例にも、適宜、適用され得る。ここでは再度の説明を省略する。なお、図７（Ｄ）の例では、曲面表示部２１０が３つの表示領域Ｒ１０～Ｒ３０を有していることに対応して、左端の表示領域Ｒ１０と中央の表示領域Ｒ２０の連結には、連結部（連結具）６１０ａ及び６２０ａの少なくとも一方が使用される。同様に、中央の表示領域Ｒ２０と右端の表示領域Ｒ３０の連結には、連結部（連結具）６１０ｂ及び６２０ｂの少なくとも一方が使用される。

何れの例においても、被投影部材（ウインドシールド）２の形状に近似した曲面を有し、かつ複数の表示領域を備える機械的な構造体によって、画像の歪みを抑制可能である。また、フレキシブル表示部を使用した場合には、機械的な加工技術を用いて、自由な曲げ形状（湾曲形状）を、機械的な加工技術を用いて、比較的簡易に実現することができる。コスト面でも有利となる。

（第２の実施形態）
次に、図８を参照する。図８は、車両の前方において、車両の幅方向に沿って複数の画像が表示される場合に、各画像について、運転者から見た歪みが抑制されるように曲面表示部が設計される例を示す図である。図８において、砂模様が付された範囲は、運転者Ｓ１０の視界（目視範囲）を示す。

複数の画像が表示されるとき、運転者Ｓ１０は、それらのすべての画像を見ることができる場合が多いと考えられる。そこで、各画像について、運転者Ｓ１０から見た歪みが抑制されるように、各表示領域の湾曲形状を最適化する。

言い換えれば、第１～第ｍ（ｍは２以上の自然数）の各画像を運転者が見ることを想定し、曲面表示部２１０の湾曲形状（曲がり形状）の最適化に際しては、各画像を正面から、あるいは斜めから見る運転者Ｓ１０を優先し、その運転者Ｓ１０から見た画像の歪みが最小化（低減）されるように設計する。

図８の例では、運転者Ｓ１０に対応する虚像表示面ＰＳ１０に表示される画像を第１の画像とし、中央の同乗者Ｓ２０に対応する虚像表示面ＰＳ２０に表示される画像を第２の画像とし、右端の同乗者Ｓ３０に対応する虚像表示面ＰＳ３０に表示される画像を第３の画像とする。

第１の画像は、運転者Ｓ０に正対するが、第２、第３（広義には第ｍ）の画像についは、運転者Ｓ１０の正面には表示されず、運転者Ｓ１０は、斜めからそれらの画像を見ることになる。

この斜めに見る第２、第３（広義には第ｍ）の画像についても、運転者Ｓ１０から見て奥行き方向の歪みが抑制されるように、曲面表示部２１０の各表示領域Ｒ１０～Ｒ３０の曲面形状が最適化される。

運転者Ｓ１０にとって、複数の各画像から得られる各情報は、例えば車両１の安全な運行上、重要な意味をもつため、歪みの少ない高品質の画像を提供することが望ましい。このような点を考慮した設計を実施するものである。これによって、運転者から見た、各表示画像の表示品質が向上し、違和感の少ない表示が可能となる。

（第３の実施形態）
次に、図９を参照する。図９（Ａ）は、視認者が３人（運転者と同乗者２名）の場合において、左端の運転者が、前方に表示される複数の画像を見る例を示す図、図９（Ｂ）は、中央の同乗者が、前方に表示される複数の画像を見る例を示す図、図９（Ｃ）は、右端の同乗者が、前方に表示される複数の画像を見る例を示す図である。図９において、図８を同じ箇所には同じ参照符号を付している。

また、図９（Ａ）は、先に示した図８と同じである。また、図９（Ａ）～（Ｃ）において、砂模様が施された領域は、虚像表示面ＰＳ１０、ＰＳ２０、ＰＳ３０の各々に表示される３つの画像に対する、左端の運転者Ｓ１０、中央の同乗者Ｓ２０、右端の同乗者Ｓ３０の視界（あるいは視野）を示す。

図９（Ａ）～（Ｃ）からわかるように、車両１の前方に表示される複数の画像については、運転者のみならず、各同乗者も視認可能であることも想定され得る。本実施形態では、この点を考慮して、図９（Ａ）の場合のみならず、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）の場合においても、表示される各画像の歪み低減の効果を得ることができるように、曲面表示部２１０の湾曲形状（曲がり形状）を最適化する。

この最適化のために、本実施形態では、複数の視認者の各々を重み付けし、その重み付けを考慮した設計を実施する。

図１０を参照する。図１０は、図９（Ａ）～（Ｃ）の各例を総合的に勘案した重み付けによる曲面表示部の湾曲形状の決定によって、運転者、及び各同乗者から見て歪みが低減された画像を表示する例を示す図である。

図１０の例は、先に示した図１（Ｂ）の例に対応する。視認者となり得るのは、車両１の前列に座るｍ人（ここではｍ＝３）である。車両１には、車両１の幅方向に沿って、運転者Ｓ１０の他、２人（言い換えれば（ｍ－１）人）の同乗者が位置することができる。

左端の虚像表示面ＰＳ１０に表示される画像は、運転者Ｓ１０に正対することができる画像であり、これを第１の画像とする。

中央の虚像表示面ＰＳ２０に表示される画像は、中央の同乗者Ｓ２０に正対することができる画像であり、これを第２の画像とする。

右端の虚像表示面ＰＳ３０に表示される画像は、右端の同乗者Ｓ３０に正対することができる画像であり、これを第３の画像（広義には第ｍの画像）とする。

曲面表示部２１０の湾曲形状は、
運転者Ｓ１０（言い換えればアイボックスＥＢ１０）に関しては、運転者Ｓ１０から見た画像の歪みを低減するように決定されており、
かつ、
第１、第２の各同乗者Ｓ２０、Ｓ３０（言い換えれば、アイボックスＥＢ２０、ＥＢ３０）に関しては、運転者Ｓ１０を最も重視して重み付けし、次に、自身を優先して重み付けし、次に、自身以外の同乗者（一人又は複数）により軽い重み付けをするか無視し、各重み付けに応じて決定されていてもよい。

言い換えれば、図１０の下側に示されるように、左端の運転者Ｓ１０（言い換えればアイボックスＥＢ１０）に関しては、運転者Ｓ１０のみが優先される。つまり、考慮される重み付けは、Ｓ１０のみである。

また、中央の同乗者（アイボックスＥＢ２０）に関しては、運転者Ｓ１０に最大の重み付けがなされ、次に、自身である中央の同乗者Ｓ２０が重み付けされ、右端の同乗者Ｓ３０については、より軽い重み付けがされるか、あるいは無視される。重み付けは、Ｓ１０＞Ｓ２０（＞Ｓ３０）となる。

また、右端の同乗者（アイボックスＥＢ３０）に関しては、運転者Ｓ１０に最大の重み付けがなされ、次に、自身である右端の同乗者Ｓ３０が重み付けされ、中央の同乗者Ｓ２０については、より軽い重み付けがされるか、あるいは無視される。重み付けは、Ｓ１０＞Ｓ３０（＞Ｓ２０）となる。

具体的な設計手法としては、例えば以下の例があげられる（但し、一例であり、これに限定されるものではない）。

例えば、３Ｄグラフィックスや３ＤＣＡＤ（コンピュータ支援デザイン）の技法を用いて、自由曲面形状を、適宜、補正（微調整）していき、目的の曲面形状を実現することができる。

例えば、図１０において、曲面表示部２１０の各表示領域Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０を便宜上、連続した一つの自由曲面として取り扱い、この自由曲面を、高次（例えば、３次～５次）のスプライン曲面として数式（以下、スプライン曲面式、あるいは単に曲面式と称する）にて表現する。

このスプライン曲面式には、各種の条件設定を可能とするために、補正項が用意されており、スプライン曲面式は、一種の補正式ということもできる。

曲面補正のための条件としては、例えば、曲面の、空間における通過位置（複数の通過点）を指定する、所定の空間位置における接線ベクトルや法線ベクトルを指定する、所定位置における曲面自体の形状を指定する、といったことがあげられる。

これらの補正条件は、作業者が逐次設定することができるが、例えば、上記の視認者毎の重み付けを設定すると、自動的に、補正条件が生成され、補正式が決定される、というような自動化も可能である。

これを利用して、例えば、以下のようにして曲面形状を決定することができる。まず、先に示した図９（Ａ）のように、運転者Ｓ１０の視点に基づく曲面形状の最適化を実施する。

例えば、スプライン曲面式で定義される自由曲面の中で、どの領域を補正するかを示す領域指定を行う（ステップＳＴ１）。続いて、運転者Ｓ１０の重み付け（予め決定しておく）を設定することで、補正条件を自動設定する（ステップＳＴ２）。これによって、運転者から見た画像の歪みを低減可能な曲面式が決定される。

続いて、先に図９（Ｂ）で示した、中央の同乗者の視点に基づく曲面形状の最適化を実施する。

運転者視点の場合と同様に、スプライン曲面式で定義される自由曲面の中で、どの領域を補正するかを示す領域指定を行う（ステップＳＴ３）。続いて、Ｓ１０＞Ｓ２０（＞Ｓ３０）を満足する視認者毎の重み付け（予め決定しておく）を設定することで、補正条件を自動設定する（ステップＳＴ４）。これによって、中央の同乗者から見た画像の歪みを低減可能な曲面式が決定される。

続いて、先に図９（Ｃ）で示した、右端の同乗者の視点に基づく曲面形状の最適化を実施する。

スプライン曲面式で定義される自由曲面の中で、どの領域を補正するかを示す領域指定を行う（ステップＳＴ５）。続いて、Ｓ１０＞Ｓ３０（＞Ｓ２０）を満足する視認者毎の重み付け（予め決定しておく）を設定することで、補正条件を自動設定する（ステップＳＴ６）。これによって、右端の同乗者から見た画像の歪みを低減可能な曲面式が決定される。

上記のステップＳＴ１～ＳＴ６を含む曲面表示部の湾曲形状の設定方法によって、図１０に示される曲面表示部２１０の湾曲形状を一義的に決めることができる。

言い換えれば、曲面表示部２１０における第１～第３の各表示領域Ｒ１０～Ｒ３０を含む、見かけ上の連続した表示領域Ｒ７０（図中、破線の楕円で囲まれて示されている）について、運転者及び各同乗者の重み付けを総合的に考慮した、湾曲形状（曲がり形状）の最適設計が実現される。

本実施形態によれば、運転者のみならず、各同乗者にとっても見易い表示が実現されることから、運転者及び同乗者の双方にとって、違和感の少ない画像表示となる。結果的に、画像の表示品質が、さらに向上する。

（第４の実施形態）
次に、図１１を参照する。図１１は、曲がりを有する表示領域（湾曲表示器）と、平板状の表示領域（平板表示器）とを混在させた構成の曲面表示部による表示例を示す図である。図１１において、前掲の図８と同じ箇所には同じ符号を付している。

先に図５～図７を用いて説明したように、本発明では、運転者から見た画像の歪みを抑制することを優先し、少なくとも、運転者から見て正面（正面付近、正面近傍を含む）に位置する画像表示面の画像については、奥行き方向の歪みが低減されるように、曲面表示部２１０の湾曲形状が調整される。

また、先に、図８を用いて説明したように、運転者が正面から見る画像のみならず、斜めから見る画像についても、奥行き方向の歪みが軽減されるように、曲面表示部２１０の湾曲形状が最適化されるのが好ましい。

但し、図８の例では、曲面表示部２１０に含まれる各表示領域（好ましくは全部の表示領域）について、その湾曲形状の最適化設計を行う必要があり、設計が複雑化し、コストも上昇する傾向が生じるのは否めない。

そこで、本実施形態では、第１～第ｍ（ｍは２以上の自然数）の画像が表示され、第１の画像は運転者が正面から見る画像であり、第２～第ｍの画像は、運転者が斜めから見る画像であり、このとき、第２～第ｍの画像のうち、被投影部材（ウインドシールド）等の形状に起因する歪みを受けにくい画像に対応する曲面表示部２１０の表示領域（例えば、円弧状に湾曲している曲面表示部の中央に位置する表示領域）は、湾曲のない、平面の表面を備える表示領域としてもよい。

言い換えれば、曲面の表面を有する表示領域と、平面の表面を有する表示領域とが混在する構成を採用することができる。

１つの表示領域を１つの表示器とする場合には、曲がった断面形状の表示器と平板状の断面形状の表示器とが混在しているとみることができる。

図１１の例では、円弧状に湾曲している曲面表示部２１０の中央に位置する表示領域（先に示した図８では符号Ｒ２０が付されている）が、平坦（平板）状の表示領域Ｒ２０’となっている。

運転者Ｓ１０に正対しない画像に対応する、曲面表示部２１０の表示領域に関して、画像の平坦性を確保し易い表示領域（Ｒ１０、Ｒ３０）と、そうでない表示領域（Ｒ２０）とに区分し、平坦性を確保し易い表示領域Ｒ２０については、平板状の表示器Ｒ２０’を使用することで、コストを低下させることができる。また、平板状のディスプレイは機械的応力が少なく、機械的に安定しているため、組み立て等の誤差を低減しつつ、比較的大きなサイズのフレキシブル基板を安定的に製造することもできる。

（第５の実施形態）
次に、図１２を参照する。図１２（Ａ）は、ＨＵＤ装置の構成の一例を示す図、図１２（Ｂ）は、ＨＵＤ装置の構成の他の例を示す図である。

図１２（Ａ）の例では、ＨＵＤ装置の表示制御を実施する制御部（具体的には少なくとも１つのプロセッサ）１７０と、表示画像データを生成する画像生成部１８０と、３Ｄ表示装置２３０と、光学系（例えば、図３（Ｂ）の曲面ミラー１７１等を含む）１９０と、を有する。

３Ｄ表示装置２３０は、曲面表示部２１０を有する。この曲面表示部２１０は、ここでは３つの表示領域Ｒ１０’、Ｒ２０、Ｒ３０を有する（先に示した図７参照）。なお、先に図３（Ａ）で説明したように、３Ｄ表示装置２３０は、レンチキュラレンズ等の光学部材を有するが、図１２では記載していない。

図１２（Ｂ）の例では、さらに、曲面表示部２１０に表示される画像に対して、被投影部材（ウインドシールド２）の形状に起因する歪みを軽減する事前歪み処理であるワーピング処理を実施するワーピング処理部１８５が設けられている。

より具体的には、ワーピング処理は、光学系（主として被投影部材）の曲面形状に起因して生じる画像（虚像）の歪みとは逆特性の歪みを、事前に、表示部（表示領域）に表示される画像（原画像）に対して与える処理ということができる。

ワーピング処理部１８５は、例えば、制御部１７０の制御の下で、曲面表示部２１０の形状の変形（湾曲加工）では除去できない、画像の歪みを抑制する処理を実施する。

曲面表示部２１０の形状の変形では除去できない、画像の歪みを抑制するように事前歪み処理を実施することで、画像の歪みがさらに低減される。また、曲面表示部２１０の湾曲加工によって、画像の歪みはかなり低減されているため、ワーピング処理の負担は軽減されるという利点もある。言い換えれば、ワーピング処理の実現が容易化される。

以上説明したように、本発明によれば、アイボックスの範囲を車両の幅方向に広げたときに、例えば被投影部材（ウインドシールド等）の形状に起因して生じる画像の歪みを抑制することができる。

本発明は、左右の各眼に同じ画像の表示光を入射させる単眼式、左右の各眼に、視差をもつ画像を入射させる視差式のいずれのＨＵＤ装置においても使用可能である。

また、曲面表示部としては、例えば、マイクロＬＥＤ表示装置、可撓性のある基板に形成された液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等、種々のディスプレイ装置を使用することができる。また、形状は固定である曲面ディスプレイを採用することもできる。

また、本明細書において、車両という用語は、広義に、乗り物としても解釈し得るものである。また、ナビゲーションに関する用語（例えば標識等）についても、例えば、車両の運行に役立つ広義のナビゲーション情報という観点等も考慮し、広義に解釈するものとする。また、ＨＵＤ装置には、シミュレータ（例えば、航空機のシミュレータやゲーム装置としてのシミュレータ等）として使用されるものも含まれるものとする。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１・・・車両（自車両）、２・・・被投影部材（反射透光部材、ウインドシールド等）、
１０１、１０３・・・ＨＵＤ装置（広義には表示装置）、１７０・・・制御部、１８０・・・画像生成部、１８５・・・ワーピング処理部、２１０・・・曲面表示部（好ましい例としてはフレキシブル表示部）、２１１・・・表示面（表面）、２２０・・・レンチキュラレンズ、２２５・・・パララックスバリア、２３０・・・３Ｄ表示装置、５０２、５０７・・・プラスチック基板、５１０・・・プラスチックフィルム基板、５０８・・・接着層、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０・・・表示領域、ＥＢ（ＥＢ１、ＥＢ２、ＥＢ１０、ＥＢ２０、ＥＢ３０）・・・アイボックス、Ｓ１、Ｓ１０・・・運転者、Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ３０・・・同乗者、ＰＳ（ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ１０、ＰＳ２０、ＰＳ３０）・・・虚像表示面（結像面）

Claims (7)

1. 車両に搭載され、
   画像を表示する、画面が曲面を含む曲面表示部と、
   前記曲面表示部に表示される前記画像の表示光を、前記車両に設けられる被投影部材に投影する光学系と、
   を有し、
   前記曲面表示部は、
   前記車両の幅方向に沿って設けられる第１～第ｍ（ｍは２以上の自然数）の表示領域を有し、
   前記第１～第ｍの表示領域に対応して、前記車両の前方において、前記車両の幅方向に沿って第１～第ｍの画像が、前記車両の運転者が視認可能なように表示され、
   前記第１の表示領域に対応する前記第１の画像を、前記運転者に正対する位置の画像とする場合に、
   前記曲面表示部の前記第１～第ｍの表示領域の内の、少なくとも前記第１の表示領域は、前記第１の画像の、前記運転者から見た奥行き方向の歪みが抑制されるように、湾曲された形状を有する、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記曲面表示部は、
   曲面の表面をもつ共通基板の前記表面に、複数の表示素子を備える素子構造体が設けられ、前記素子構造体が第１～第ｍの領域に電気的に区分され、各区分によって、前記第１～第ｍの表示領域の各々が形成されている、
   又は、
   曲面の表面をもつ共通基板の前記表面に、複数の表示素子を備える第１～第ｍの素子構造体が設けられ、前記各素子構造体によって、前記第１～第ｍの表示領域の各々が形成されている、
   又は、
   曲面の表面をもつ基板の前記表面に、複数の表示素子を備える素子構造体が設けられた基板構造体がｍ個、隣接して配置され、かつ、隣接する各基板構造体同士が連結部で連結されて一体化され、前記各基板構造体によって、前記第１～第ｍの表示領域の各々が形成されている、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記曲面表示部の前記第１～第ｍの表示領域の各々は、各表示領域に対応する前記第１～第ｍの各画像の、前記運転者から見た奥行き方向の歪みが抑制されるように、湾曲された形状を有する、
   請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記車両には、前記車両の幅方向に沿って、前記運転者の他、（ｍ－１）人の同乗者が位置することができ、
   各同乗者を、第１～第（ｍ－１）の同乗者とするとき、
   前記曲面表示部の湾曲形状は、
   前記運転者に関しては、前記運転者から見た画像の歪みを低減するように決定されており、
   かつ、
   前記第１～第（ｍ－１）の各同乗者に関しては、
   前記運転者を最も重視して重み付けし、次に、自身を優先して重み付けし、次に、自身以外の同乗者により軽い重み付けをするか無視し、前記各重み付けに応じて決定されている、
   請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記第２～第ｍの画像のうち、前記被投影部材の形状に起因する歪みを受けにくい画像に対応する前記曲面表示部の表示領域は、湾曲のない、平面の表面を備える表示領域である、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記車両の高さ方向から見た平面視において、
   前記複数の表示領域は、
   前記車両の前部における、前記車両の幅方向の中央部において、
   前記車両の幅方向の中心を通って、前記車両の前後方向に延びる中心線に対して、左右対称に配置されている、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記曲面表示部に表示される前記画像に対して、前記被投影部材の形状に起因する歪みを軽減する事前歪み処理であるワーピング処理を実施するワーピング処理部を有し、
   前記ワーピング処理部は、前記曲面表示部の形状の変形では除去できない、前記画像の歪みを抑制する処理を実施する、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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